591 predavanje - special concrete

1

SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema nameni

• Hidrotehnički beton,

• Beton za kolovozne konstrukcije,

• Prethodno napregnuti beton,

• Prefabrikovani beton,

• Dekorativni (vidljiv) beton,

• Betoni za zaštitu od zračenja (teški betoni),

• Termoizolacioni betoni i malteri (laki betoni),

• Hidroizolacioni betoni i malteri,

• Zvukoizolacioni betoni i malteri (laki betoni),

• Betoni i malteri za zaštitu od požara,

• Reparaturni betoni i malteri, itd.

SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema sastavu i svojstvima

n Samozbijajući (samougrađujući) betoni,n Mikroarmirani betoni,n Reciklirani betoni,n Betoni visokih performansi (čvrstoća),n Uvaljani betoni,n Polimer betoni,n Polimerima modifikovani betoni,n Torkret (prskani) betoni, n "Zeleni" betoni, itd.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

http://www.pdffactory.com

2

SPECIJALNE VRSTE BETONAU poslednje vreme sve je brži i intenzivniji razvoj novih vrsta i podvrsta specijalnih betona. Ovakva situacija uslovljena je, pre svega, pojavom novih (hemijski dodaci, vlakna, polimeri) i usavršavanjem starih (tradicionalnih) komponentnih materijala (cementi, agregati, mineralni dodaci). Paralelno sa savremenim materijalima, razvijaju se i nove tehnologije spravljanja, transporta, ugradnje i nege betona.

Razlozi za ovakav trend su brojni, ali su najvažniji među njima:

• brža, kvalitetnija i jeftinija gradnja,

• dobijanje funkcionalnijih i trajnijih konstrukcija (objekata),

• ekološki aspekt (principi energetske efikasnosti i održivog razvoja).

SPECIJALNE VRSTE BETONASamozbijajući betoni

Samozbijajući (samougrađujući) beton, poznatiji kao SCC (Self-CompactingConcrete) je po svojoj prirodi takav beton koji nakon unošenja u oplatu nezahteva vibriranje. Zbijanje (kompaktiranje) ovog betona u svakom delu ili u svakom uglu oplate, uključujući i njene teško pristupačne i najgušće armirane delove, ostvaruje se bez ikakvih spoljnih sila, osim sile gravitacije, tj. sopstvene težine betona. Sveža betonska mešavina uneta u oplatu tečelagano i potpuno ispunjava čak i najmanje prostore između šipki armature, odnosno između armature i oplate. Bez obzira na visok stepen fluidnosti, ovakav beton ima istovremeno i vrlo visoku otpornost na raslojavanje(segregaciju).Razvijen tokom poslednje decenije prošlog stoleća u Japanu, SAD i zapadnojEvropi, danas se koristi u celom svetu, pa i kod nas (na primer kod izvođenja Avalskog tornja i nekoliko poslovnih objekata na Novom Beogradu).



3


èSCC Beton :¨ je sposoban da teče i da se konsoliduje pod uticajem

svoje sopstvene težine,¨ kompletno ispunjava oplatu čak i u slučaju najgušće

armaturne mreže,¨ zadržava homogenost, ¨ ne zahteva zbijanje (kompaktiranje).¨ visoko je fluidan (tekuće konzistencije),¨ otporan je na segregaciju (raslojavanje).


Reč je, dakle, o tiksotropnoj betonskoj mešavini koju karakteriše vrlo visoka sposobnost rasprostiranja, čak i kroz prepreke koje predstavljaju gusto raspoređene (nagomilane) šipke armature – bez segregacije. Ovakva svojstva samozbijajućeg betona postižu se dodavanjem betonu hemijskih dodataka tipa hiperplastifikatora (HRWRA), najčešće u kombinaciji sa jednom novom vrstom hemijskih dodataka za modifikaciju viskoziteta ("Viscosity-Modifying Admixture"- VMA) i primenom određene količine finog mineralnog dodatka - praha (elektrofilterski pepeo, fino samlevena zgura visokih peći, silikatna prašina, kameno brašno i dr.). Najveće zrno agregata najčešće ne prelazi 20-25 mm, premda ima i primera primene i krupnijeg agregata, do 40 mm. S obzirom na uglavnom niske vrednosti vodocementnogfaktora (najčešće ispod 0,40), pored svih napred navedenih svojstava, ovi betoni uglavnom postižu i vrlo visoke čvrstoće, mada ima i primera betona za masivne elemente i konstrukcije sa nižim količinama cementa (200-250 kg/m3) i sledstveno tome znatno viših vodocementnih faktora, kada su čvrstoće osetno niže: 25-30 MPa.



4


Osnovni razlozi za pojavu SCC-a u Japanu (a kasnije i u drugim razvijenim zemljama):

• Narastajući problemi trajnosti i propadanja betonskih konstrukcija,• Nemogućnost efikasnog kompaktiranja betona kod sve većeg broja tankozidnih i/ili gusto armiranih elemenata konstrukcija,• Akutni nedostatak dovoljnog broja kvalifikovanih radnika, u prvom redu "betoniraca“ koji rade na vibriranju betona,• Smanjenje potrošnje energije i troškova angažovanja opreme i radne snage (problemi osiguranja radnika i troškovi lečenja bolesti “drhtanja ruku“ i sindroma “mrtvih prstiju"),• Otežani uslovi rada u gradskim jezgrima (mali radni prostor, nepristupačni elementi, problemi buke i vibracija, itd.),• Efikasnija i jevtinija prefabrikacija betonskih elemenata.


SCC – Klasičan beton: Razlike u sastavu



5

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC Kontrola kvaliteta – Test metode

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC Kontrola kvaliteta – Test metode

Rasprostiranje: 60 - 70 cm

J - Ring

V - Levak



6

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC – Struktura očvrslog betona

U strukturi očvrslog SCC-a prisutna je veća količina cementnog kamena nego kod klasičnog betona, ali je njegov kvalitet generalno bolji.

Ovo stoga, što se radi o homogenijim mešavinama, sa nižim v/c faktorom, manjim sadržajem uvučenog vazduha i većim količinama sitnih čestica (filera). Pri tome ovaj filer može dodatno da doprinese ukupnom porastu čvrstoće betona - ako je reč o silikatnoj prašini, zguri ili pucolanu.

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC – Primeri primene



7

Najviša zgrada na svetu – Burj Dubai

D3

Miks dizajn: MB 80Cement 380 kgFlyash 60 kgSilica fume 44 kgVoda 132 lV/C 0.27

n Burdž Dubain Cena: $ 20 milijardi.n Najviša zgrada: > 800 mn 280.000 m3 betonan > 800.000 l superplastifikatoran 3.000 radnikan Trajnost: > 100 godina

Materijali: 230.000 m3 betona + 31.400 t čelika

Završena: krajem 2009. godine

Novi rekord: „pumpanje na visinu“ 452 m

D5



D3 Dusan, 3/22/2007

Slide 14

D5 Dusan, 3/22/2007



8

REKORDERI

D4

…… Bajka o Bajka o 1000 & 1 1000 & 1 mikserumikseru……

D6



D4 Dusan, 3/22/2007

Slide 16

D6 Dusan, 3/22/2007



9

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni

Poznato je da beton, kao kompozitni građevinski materijal, vrlo slabo prihvata i podnosi napone zatezanja, za razliku od napona pritiska. Ova činjenica uvela je, kao praktično obaveznu, upotrebu čelične armature u zategnutim zonama betonskih elemenata. Na taj način, sprezanjem dva suštinski različita materijala (betona i čelika), nastao je armirani beton - kompozitni materijal koji je u oblasti građevinskog konstrukterstva obeležio 20. vek, a po svemu sudeći (uz određene modifikacije i inovacije), ostaće vodeći građevinski materijal i u 21. veku.

Jedan od značajnih produkata ovakvog razvojnog trenda u oblasti građevinarstva je i tzv. mikroarmirani beton (Fiber Reinforced Concrete), tj. beton sa dodatkom vlakana koja predstavljaju svojevrsnu mikroarmaturu.

Generalno, mikroarmirani betoni predstavljaju kompozitne materijale dobijene ojačanjem cementne matrice pomoću ravnomerno raspoređenih - dispergovanih vlakana. Ovakva koncepcija ne predstavlja ništa novo – ona je prisutna u građevinskoj praksi znatno duže nego što je to slučaj sa upotrebom betona. Na primer, vlakna dobijena od slame ili životinjske dlake korišćena su hiljadama godina u cilju poboljšanja svojstava opeke.


Ideja: dodavanjem određene, optimalne količine vlakana organskog ili neorganskog porekla u svežu betonsku mešavinu, dobićemo kompozit sa povećanom trajnošću i unapređenim fizičko-mehaničkim svojstvima, kao što su na primer: čvrstoća (pri zatezanju, savijanju ili smicanju), žilavost (duktilnost), mogućnost kontrolisanja broja i dimenzija prslina, otpornost na različite uticaje (skupljanje, tečenje, udar, abrazija, temp.promene, dejstvo mraza, požar, zamor, itd).



10

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - VRSTE VLAKANAVRSTE VLAKANA

Prirodnog porekla

n celuloznan pamučnan jutanan od konopljen od bambusa, i dr.

Veštačkog porekla

n čelična (od običnog ili nerđajućeg čelika)n polimerna (polipropilenska, najlonska,

polietilenska, karbonska, itd.)n mineralna (staklena, azbestna i dr.)

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - VRSTE VLAKANAVRSTE VLAKANA

Podela vlakana prema mehaničkim i deformacionim svojstvima materijala

Napon (MPa)

Dilatacija (%)



11


3 D Raspored

PP vlakana




12

RAZLIKA IZMEĐU MONOFILAMENTNIH I FIBRILIZOVANIH VLAKANA

Monofilamentna Fibrilizovana


SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoniσ-ε Dijagrami

05

10

1520253035

40455055

60

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

Strain - ε (%)

Stre

ss σ

(MPa

)

---- FRC

---- Plain Concrete



13

0

20

40

60

80

100

120

Sila [kN]

2 41 3 5Ugib [mm]

Učešće pojedinih oblasti primene u ukupnoj proizvodnji SFRC u Nemačkoj

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - PRIMENA



14

SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća (performansi)

Visoka čvrstoća (BAB-87):

MB ≥ 60 MPa

Vrlo visoka čvrstoća: MB ≥ 100 MPa

Danas se dobijaju HPC(High Performance Concrete) koji bez problema premašuju100 MPa, a mogu dadostignu i preko 800 MPa.

SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća (performansi)

Opštiji termin: Betoni visokih performansi, s obzirom da se od ovih kompozita osim visokih (ili ultra-visokih) čvrstoća obično zahtevaju i veće otpornosti na različite uticaje (mraz, mraz+soli, habanje, abraziju, hemijsku koroziju, reološke deformacije – skupljanje i tečenje,itd.), kao i povećana trajnost.

Predmetni kompoziti se po svom sastavu razlikuju (u manjoj ili većoj meri) od klasičnih betona – tj. betona uobičajenih čvrstoća (MB < 60 MPa).

Primer 3 recepture za HPC, koje su spravljene na bazi domaćih komponentnih materijala, daje se na sledećem slajdu.



15

SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća - PRIMER

0.1440.1640.186Vodovezivni faktor

185170205Voda

300330330Čelična vlakna

243328Superplastifikator

9001050950Kvarcni pesak

230185200Silikatna prašina

1050850900Cement

UHSC 3UHSC 2UHSC 1Sastav mešavine(kg/m3)

SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća - PRIMER

28.125.323.1155.0124.4103.1UHSC 3

26.725.723.9153.6135.696.9UHSC 2

28.728.127.6153.1125.698.8UHSC 1

28 dana7 dana2 dana28 dana7 dana2 dana

Čvrstoća pri zatezanju savijanjem [MPa]

Čvrstoća pri pritisku [MPa]

Beton



16

SPECIJALNE VRSTE BETONAReciklirani betoni

Рециклирање грађевинског и демолираног отпада (на енглеском језикуConstruction and Demolition waste – скраћено се овај појам обележава каоC&D waste) – старог бетона, опекарског лома, арматуре, али и другихврста секундарних сировина (рециклирана гума, стакло, електро-филтерски пепео, згура високих пећи, итд.) представља социјално-економски приоритет у савременом свету.

Наиме, депоновање велике количине отпадног грађевинског материјала, насталог рушењем постојећих објеката (због дотрајалости, односно уследразличитих природних катастрофа или “људског фактора“), постаје свевећи проблем – нарочито у густо насељеним урбаним срединама.

Основна идеја је да се за справљање новог бетона користи рециклираниагрегат, који треба да у потпуности (ређе) или у извесном проценту(чешће) замени класичан речни или дробљени агрегат. Такође, користе сеи одређени минерални додаци (електрофилтерски пепео, згура), као иодговарајући адитиви (на пр. суперпластификатори).


Када говоримо о бетону као о потенцијалном еколошком или ''зеленом''материјалу, треба прво нагласити његове основне недостатке на томплану. Наиме, производња компонентних материјала (цемента, агрегата, хемијских и минералних додатака), као и самог бетона захтева великуколичину енергије и генерално представља извор значајног загађењаживотне средине (емисија CO2 – током производње 1 тоне цементаемитује се 1 тона овог гаса у атмосферу).

Зато је начин имплементације познатог принципа "3R" (Reduce, Recycle, Renew) у овој области веома значајан. Циљ је смањити потрошњуенергије и степен загађења (Reduce), поново користити стари бетон(Recycle) - као агрегат за нови бетон (Renewable resource).

Као илустрација величине проблема може да се наведе следећи податак: у највећим и економски најразвијенијим земљама света годишње сепроизведе више од 1 m3 бетона по глави становника (само у Кини преко2,3 милијарде m3 бетона , односно преко 1,1 милијарда тона цемента).



17



Beton na bazi opekarskog loma, nakon ispitivanja na pritisak (a), odnosno na savijanje (b).

a) b)



18

Specijalni betoni - “Zeleni“ beton

Green buildings, Green materials, Sustainable development, Ecology, Energy Saving, Building efficiency, Greenization ...Odrednica “green“ (zeleno) u sebi sadrži veliki broj parametara: smanjenje potrošnje energije, zaštitu životne sredine, kontrolu i iskorišćenje sekundarnih sirovina, poboljšanje performansi, kontrolu kvaliteta, ali takođe i mogućnost reciklaže materijala nakon završetka “životnog veka objekta“.

"Zelena zgrada" mora da zadovolji 3 osnovna uslova:

- da obezbedi smanjenje potrošnje energije (tokom izgradnje i eksploatacije),

- da bude izgrađena od ekoloških materijala koji mogu da se recikliraju,

- da bude u skladu sa okruženjem i sa prirodom.

U svetu se puno pažnje posvećuje ovim problemima – sastanak u Kopenhagenu krajem 2009. godine, kao nastavak protokola iz Kjotoa.

Svaki materijal može da bude “zelen“ – čitavi kongresi posvećeni su "zelenom"betonu.

GREEN BUILDINGS ???



19

Prototip Prototip ““pametnepametne”” zgrade koja zgrade koja šštedi energijutedi energiju

Low Energy Demo Building

Projekat Univerziteta Tsinghua iz Pekinga u saradnji sa univerzitetima Tjencin (Kina), Delft (Holandija) i Palermo (Italija).

Eksperimentalno se istražuju najnovije tehnologije vezane za energetsku efikasnost u oblastima projektovanja, izgradnje, novih materijala, fasade, uslova radne sredine, alternativnih izvora energije, ekosistema i elektronskog sistema upravljanja zgradom.

Šematski prokaz zgrade i ključnih tehnologija

Primenjene tehnologije:1. Čelična konstrukcija,

2. “Inteligentna” fasada koja se prilagođava spoljašnjim uslovima,

3. Prirodna ventilacija, automatska kontrola T i H, mala potrošnja E,

4. Dvoslojna staklena fasada, korišćenje solarne energije,

5. Zeleni krov i “zeleni” materijali,

6. “Inteligentna” zgrada kojom se upravlja pomoću računara.



20

Neki detaljiSolarni kolektori sa optičkim kablovima

Podne ploče od specijalnih kompozita koji imaju visok toplotni kapacitet



591 predavanje - special concrete

Documents